Aktiivsöel on kõrgelt arenenud pooride struktuur ja tohutu spetsiifiline pindala, nii et sellel on tugev adsorptsioon koos aktiivsöe pinnaga sisaldab mitmeid hapnikku sisaldavaid funktsionaalseid rühmi, seega on see suurepärane adsorbent, katalüsaator ja katalüsaatori kandja.
1.Aktiivsöe desulfurisatsiooni põhimõte
AdsorptsioonAktiveeritudSO2 süsinik sisaldab füüsilist adsorptsiooni ja keemilist adsorptsiooni. Kui suitsugaasis ei ole veeauru ja hapnikku, toimub peamiselt füüsiline adsorptsioon ja adsorptsiooni kogus on väike. Kui suitsugaas sisaldab piisavalt veeauru ja hapnikku, on aktiivsõrvõri gaasi desulfuriseerimine nii keemilise adsorptsiooni kui ka füüsilise adsorptsiooni protsess. Kõigepealt toimub füüsiline adsorptsioon ja seejärel so2 katalüütiline oksüdatsioon, mis adsorbeerub aktiivsöe pinnal H2 SO4-le vee ja hapniku juuresolekul.
2.Aktiivsöe desulfurisatsiooni reaktsiooniprotsess H2O juuresolekul
Aktiivsõrvõri gaaside desulfuriseerimine erineb teistest suitsugaaside väävlitamise tehnoloogiast. See on tehnoloogia, mis põhineb traditsioonilisel mikropoorsel adsorptsiooniteoorial. Kuid see adsorptsiooniprotsess erineb väga tavalisest tööstuslikust adsorptsiooni veepuhastustehnoloogiast, kuna see hõlmab mitmekomponendilist materjali adsorptsiooni massiülekannet, seega on selle adsorptsiooniprotsess väga keeruline. Vee juuresolekul, aktiivsöe, pinna, augu, suure poori ja mikroaugu pinna lähedal, võivad kõik moodustada vett, auru, SO2, SO2-3, SO2-4 ja muid keerulise segu komponente, nende molekulide või ioonide olemasolu ja selle kogust või võivad soodustada adsorptsiooni jõudluse parandamist, või võib olla aktiivsöe adsorptsioonivõime. H2O osalemine muudab põhjalikult SO2 reaktsioonimehhanismi süsiniku pinnal ja reaktsiooniprotsessi kohta on palju hüpoteese. Lizzio, Mochida, Cazorla-Amoros jt uskusid, et SO2 ja O2 konkureerivad aktiivsete saitide pärast. Kolmest võimalikust oksüdatsioonireaktsioonist saab sujuvalt läbi viia ainult järgmise valemi: C -- SO2 +O2 +C -- SO3 +C -- O, see tähendab, et ainult gaasiline hapnik võib reageerida adsorbeeritud SO2-ga.
Tamura uskus, et H2O, SO2 ja O2 molekulid võivad imenduda aktiivsöe abil. Niikaua kui nende ja teatud ruumilise konfiguratsiooni vahel oli piisavalt kaugus, võisid nad üksteisega otse reageerida ja lõpuks genereerida H2 SO4. Selles teoreetilises mudelis on oksüdatsioonivõrrand C -- SO2 +C -- O C -- SO3 +C.
Zawadzki jt uskusid, et H2O osalemine muutis SO2 reaktsioonimehhanismi süsiniku pinnal ja oksüdatsioonireaktsiooni ei saanud läbi viia H2O puudumisel. H2O juuresolekul reageerivad püroanooni funktsionaalsed rühmad ja aktiivsöe pinnal olevad delokaliseeritud π elektronid H2O molekulidega, et genereerida H2O2, mis võib oksüdeerida pärast SO2 vees lahustumist H2 SO4-le moodustunud H2 SO3.
Usume, et vee juuresolekul ei määra efektiivsete adsorptsioonikohtade arvu mikropooride maht ja arv ning mikropooride täitmise teooria ei sobi aktiivsöe desulfuriseerimiseks veeelutsiooniga, Tamura mehhanism ja Lizzio teooria ei sobi selle tehnoloogia jaoks. Zawadzki teoreetiline analüüs on mõistlik seletus. Aktiivsöe pind peaks järgima järgmist võrrandit: SO2 · H2O +H2O2 2H+ -- SO2-4 +H2O.
3.Lämmastiku eemaldamise põhimõte aktiivsöe abil
Aktiivsöe denitrifikatsioonitehnoloogia võib jagada adsorptsioonimeetodiks, NH3 selektiivseks katalüütiliseks redutseerimise meetodiks ja kuuma süsiniku vähendamise meetodiks. Adsorptsioonimeetod kasutab NOx adsorbeerimiseks aktiivsöe mikropoorset struktuuri ja funktsionaalseid rühmi ning oksüdeerib no madala reaktsioonivõimega NO2-le suure reaktsioonivõimega. Aktiivsöe adsorptsiooni NOx mehhanismil on teadlaste vahel endiselt suured erinevused. NH3 selektiivne katalüütiline redutseerimismeetod kasutab NOx adsorbeerimiseks aktiivsütt, et vähendada NOx ja NH3 vahelise reaktsiooni aktiveerimisenergiat ja parandada NH3 kasutuskiirust. Kuum süsiniku vähendamise meetod on süsiniku ja NOx reaktsiooni kasutamine kõrgel temperatuuril CO2 ja N2 tekitamiseks, eeliseks on see, et katalüsaatorit ei ole vaja, tahke süsinik on odav, lai allikas, reaktsiooni tekitatud soojust saab ringlusse võtta. Kineetilised uuringud näitavad siiski, et reaktsioon O2 ja süsiniku vahel on varasem kui NOx ja süsiniku vahel, nii et O2 olemasolu suitsugaasis suurendab süsiniku tarbimist.
Tulemused näitavad, et SO2 adsorptsioon aktiivsöele on peamiselt keemiline adsorptsioon ja desulfurisatsiooni efektiivsus on üle 96% kõrge puhtusastmega SO2, õhu ja veeauru seguga, et simuleerida tegelikku tööstuslikku suitsugaasi. Kõrge puhtusastmega NOx, õhu ja veeauru segu kasutatakse tegeliku tööstusliku suitsugaasi simuleerimiseks ning NOx adsorptsioon aktiivsöega hõlmab füüsilist adsorptsiooni ja keemilist adsorptsiooni. Kui gaasivoolus ei ole SO2 gaasi, on aktiivsöe lämmastiku eemaldamise efektiivsus suurem kui 75%, kui aktiivsüsi saavutab dünaamilise adsorptsiooni tasakaalu. Tegeliku tööstusliku suitsugaasi simuleerimiseks kasutati kõrge puhtusastmega SO2, NOx, õhu ja veeauru segu. Kui SO2 ja NOx olid gaasivoolus, suurenes aktiivsöe adsorptsioonivõime ja adsorptsiooni küllastusaeg, samas kui desulfurisatsiooni efektiivsus, adsorptsioonikiirus ja adsorptsiooniriba pikkus muutusid vähe. NO asendamise tõttu SO2-ga vähenevad NOx adsorptsioonivõime ja aktiveeritud süsiniku dünaamiline adsorptsiooni tasakaaluaeg järsult, lämmastiku eemaldamise efektiivsus on väga madal, NOx adsorptsiooniriba pikkus suureneb ja adsorptsioonikiirus väheneb. So2 ega NOx ei hõiva ainult aktiivset adsorptsioonikeskust, vaid eksisteerivad koos aktiivses adsorptsioonikeskuses. Aktiivsüsi adsorbeerub eelistatult SO2-ga valikuliselt ning füüsilise adsorptsiooni NOx asendatakse ja lahendatakse SO2-ga. Chemisorbed NOx võib reklaamida SO2 aktiivsöe adsorptsiooni. Samal ajal võib SO2 edendada ka NOx adsorptsiooni aktiivsöega.
